(57)【要約】【課題】ガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに燃料噴射器を心出しし、位置決めするのを確実に果たす、より安価で、より便利な装置を提供する。【解決手段】燃料噴射器を受け入れる収容孔を備えたエンジン・ケースを有するガスタービン・エンジン用燃料噴射器が開示される。燃料噴射器１００は取付けフランジ１１８を有する燃料入口取付け要素１１２を備える。取付けフランジ１１８は背中合わせの上側端面１１８ａおよび下側端面１１８ｂと、取付けフランジ１１８の下側端面１１８ｂから軸方向に延びる円筒状本体部１１５とを形成している。燃料入口取付け要素１１２は燃料噴射器１００をエンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため取付けフランジ１１８の下側端面１１８ｂ下方に配置される、一体に形成される心出し構造体１１４、１１６を有する。【選択図】図２
2005300140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射器を受け入れる収容孔を備えたエンジン・ケースを有するガスタービン・エンジン用燃料噴射器であって、環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備え、前記取付けフランジは背中合わせの上側端面および下側端面と、前記取付けフランジの下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成しており、前記燃料入口取付け要素は前記取付けフランジの下側端面から延在し、前記本体部から半径方向外側に突出する一対の心出し構造体を有し、前記心出し構造体が前記燃料噴射器を前記エンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため適用され、配置される燃料噴射器。
【請求項２】
前記心出し構造体が前記燃料入口取付け要素と一体に形成される請求項１記載の燃料噴射器。
【請求項３】
前記心出し構造体が前記円筒状本体部の中心軸に関して互いに正反対に対置される請求項１記載の燃料噴射器。
【請求項４】
前記心出し構造体が前記円筒状本体部に関して軸方向高さが異なる請求項１記載の燃料噴射器。
【請求項５】
前記円筒状本体部が上側円筒部と下側内向きテーパ部とを備える請求項４記載の燃料噴射器。
【請求項６】
前記心出し構造体が先導心出し構造体と後続心出し構造体とを備え、前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の軸方向高さに関して前記後続心出し構造体の軸方向高さよりも大きい軸方向高さを有する請求項５記載の燃料噴射器。
【請求項７】
前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有し、前記後続心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有する請求項６記載の燃料噴射器。
【請求項８】
前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有し、前記後続心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さよりも小さい軸方向高さを有する請求項６記載の燃料噴射器。
【請求項９】
前記後続心出し構造体が凸状外面を備える、矩形形状を有する請求項６記載の燃料噴射器。
【請求項１０】
前記先導心出し構造体が切頭凸状外面を備える、多角形形状を有し、前記切頭部が前記エンジン・ケースの収容孔と相互作用するカム小面を形成している請求項６記載の燃料噴射器。
【請求項１１】
前記心出し構造体が前記エンジン・ケースの収容孔に形成される収容ノッチに合わせて心出しするように位置決めされ、配置される請求項１記載の燃料噴射器。
【請求項１２】
燃料噴射器を受け入れる収容孔を備えたエンジン・ケースを有するガスタービン・エンジン用燃料噴射器であって、環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備え、前記取付けフランジは背中合わせの上側端面および下側端面と、前記取付けフランジの下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成しており、前記燃料入口取付け要素は前記取付けフランジの下側端面下方に配置され、前記本体部から半径方向外側に突出する、一体に形成され、正反対に対置される一対の心出し構造体を有し、前記一体に形成される心出し構造体は前記心出し構造体を前記収容孔に形成される、正反対に対置された収容ノッチと嵌合させるように、前記燃料噴射器を前記エンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため適用され、配置される燃料噴射器。
【請求項１３】
前記心出し構造体が前記円筒状本体部に関して軸方向高さが異なる請求項１２記載の燃料噴射器。
【請求項１４】
前記円筒状本体部が上側円筒部と下側内向きテーパ部とを備える請求項１３記載の燃料噴射器。
【請求項１５】
前記心出し構造体が先導心出し構造体と後続心出し構造体とを備え、前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の軸方向高さに関して前記後続心出し構造体の軸方向高さよりも大きい軸方向高さを有する請求項１３記載の燃料噴射器。
【請求項１６】
前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有し、前記後続心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有する請求項１５記載の燃料噴射器。
【請求項１７】
前記先導心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに等しい軸方向高さを有し、前記後続心出し構造体が前記円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さよりも小さい軸方向高さを有する請求項１５記載の燃料噴射器。
【請求項１８】
前記後続心出し構造体が凸状外面を備える、矩形形状を有する請求項１５記載の燃料噴射器。
【請求項１９】
前記先導心出し構造体が切頭凸状外面を備える、多角形形状を有し、前記切頭部が前記エンジン・ケースの収容孔と相互作用するカム小面を形成している請求項１５記載の燃料噴射器。
【請求項２０】
燃料噴射器を受け入れる収容孔を備えたエンジン・ケースを有するガスタービン・エンジン用燃料噴射器であって、環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備え、前記取付けフランジは背中合わせの上側端面および下側端面と、前記取付けフランジの下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成しており、前記燃料入口取付け要素は前記燃料噴射器を前記エンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため前記取付けフランジの下側端面下方に配置される、一体に形成される心出し手段を有する燃料噴射器。
【請求項２１】
環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備え、前記取付けフランジは背中合わせの上側端面および下側端面と、前記取付けフランジの下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成しており、前記燃料入口取付け要素は前記燃料入口取付け要素と一体に形成される前記取付けフランジの下側端面から延在し、前記本体部から半径方向外側に突出する一対の心出し構造体を有し、前記心出し構造体が前記円筒状本体部の中心軸に関して互いに正反対に対置され、前記円筒状本体部に関して軸方向高さが異なる燃料噴射器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互参照）
本出願は２００４年４月９日に出願された米国仮特許出願番号第６０／５６１，１１６号に基づく優先権の利益を請求する。明細書の開示はその全てが参照によってここに取り入れられる。
【０００２】
本発明はガスタービン・エンジン用燃料噴射器、特に、ガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに形成される収容孔に燃料噴射器を装着するための心出し、位置決め装置に向けられる。
【背景技術】
【０００３】
従来、ガスタービン・エンジンで使用される燃料噴射器の入口取付け要素は燃料噴射器をガスタービン・エンジンに形成される収容孔に案内し、取付けを完了したとき、燃料噴射器をエンジン・ケースの望ましい位置に維持する心出しピンを使用していた。典型的には、この心出しピンは燃料噴射器の取付けフランジに完全に固定されている。たとえば、ステンレス鋼製の２個の円錐心出しピンが１９７０年代に就航したＧＥ製Ｔ７００ターボ・シャフト・エンジンで使用される、燃料噴射器の取付けフランジに形成される同数の貫通孔に炉内ろう付け法で固定されている。このろう付けによる心出しピンはガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに燃料噴射器を装着する際に案内と位置決めとを容易にするため１０年以上にわたって燃料噴射器に使用されてきた。
【０００４】
しかしながら、当業者は現在の心出しピンが多くの部品について調達し、検査し、装着し、ろう付けする必要があり、高コストで、不便を強いることを容易に理解できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに燃料噴射器を心出しし、位置決めするのを確実に果たす、より安価で、より便利な装置を提供することは有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は燃料噴射器をガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに形成される収容孔に装着し、次いで固定するノズル心出し、位置決め装置に向けられる。特に、本発明は背中合わせの上側端面および下側端面と、下側端面から軸方向に延びる円筒状本体部とを形成している、環状取付けフランジを有する燃料入口取付け要素を備える。本発明の好ましい実施例に従って一体に形成される心出し手段は燃料噴射器をエンジン・ケースの収容孔の装着位置に案内するため取付けフランジの下側端面下方に配置される。この一体に形成される心出し手段は従来技術で多年にわたって知られ、実用されてきたような、互いの間に距離を置く心出しピンを燃料噴射器の取付けフランジに形成される貫通孔にろう付けする必要性を取り除くことができる。
【０００７】
特に、本発明の燃料入口取付け要素には取付けフランジの下側端面から延在し、燃料入口取付け要素の円筒状本体部から半径方向外側に突出する、一体に形成される一対の心出し構造体が備えられる。本発明に従って心出し構造体は燃料噴射器をエンジン・ケースの装着位置に案内するため適用され、配置される。これらの心出し構造体はエンジン・ケースの各収容孔に形成される収容ノッチと同じ位置に位置決めされる。一体に形成される心出し構造体がいったん収容ノッチと係合したとき、燃料噴射器をエンジン・ケースの収容孔に正確に設置した位置を維持することができる。
【０００８】
一体に形成される心出し構造体は燃料入口取付け要素の円筒状本体部の中心軸に関して正反対に対置され、また、心出し構造体は上側円筒部と下側内向きテーパ部とを備える、円筒状本体部に関して軸方向高さが異なる。一体に形成される心出し構造体は先導心出し構造体と後続心出し構造体とを備える。この先導心出し構造体は、必ずしもそれでなくてもよいが、典型的には燃料入口取付け要素の円筒状本体部の軸方向高さに関して後続心出し構造体の軸方向高さよりも高い、軸方向高さを有する。
【０００９】
本発明の一実施例において、先導心出し構造体は円筒状本体部の軸方向高さに実質的に等しい軸方向高さを有し、後続心出し構造体は円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さと実質的に等しい軸方向高さを有する。本発明の別の実施例においては先導心出し構造体は円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さに実質的に等しい軸方向高さを有し、後続心出し構造体は円筒状本体部の上側円筒部の軸方向高さよりも小さい軸方向高さを有する。
【００１０】
好ましくは、短い後続心出し構造体は凸状外面を備える矩形形状を有する。長い先導心出し構造体は頭部を切り取った凸状外面を備える多角形形状を有する。本発明に従って凸状外面の切頭部は、燃料噴射器の装着中、燃料噴射器を正確に設置する位置に効果的に案内するためエンジン・ケースの収容孔と相互作用する内向きテーパ状のカム小面を形成する。
【００１１】
本発明の燃料噴射器心出し、位置決め装置および燃料噴射器のこれの様相および他の様相は図面と共に説明される以下の詳細な説明から当業者に明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
同じ参照符号が本発明の類似する特徴または構造と同一とみなし得る図面を参照すると、図１に参照符号１０で表示される従来技術による燃料噴射器の燃料入口部が示される。従来の燃料噴射器１０は炉内ろう付けで、またはこれに類似する接合技術で取付けフランジ１８に固定されたステンレス鋼製の一対の円錐心出しピン１４および心出しピン１６を使用する燃料入口取付け要素１２を有する。この心出しピン１４、１６は燃料噴射器１０をガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに形成される収容孔に案内し、また燃料噴射器をエンジン・ケースの正確な設置位置に維持するのに役立つ。
【００１３】
従来技術による燃料噴射器１０を製造することに関連してノズル製造者は心出しピン１６を調達し、検査し、在庫調査し、さらに続けて燃料入口取付け要素１２の取付けフランジ１８に装着する必要があった。これは従来の燃料噴射器１０の製造コストを不必要に増加させることになる。
【００１４】
図２を参照すると、本発明の好ましい実施例に従って構成された燃料噴射器１００の燃料入口部が示される。この燃料噴射器１００は先に議論された従来技術による心出し装置の不利を克服する、ガスタービン・エンジンのエンジン・ケースに燃料噴射器を装着し、固定する心出し、位置決め装置を提供する。
【００１５】
燃料噴射器１００は実質的に平面状の上側端面１１８ａおよび下側端面１１８ｂを形成している、環状取付けフランジ１１８を有する、１部材からなる燃料入口取付け要素１１２を備える。取付けフランジ１１８の下側端面下方に、これ以外ではそこから垂直に延在する、正反対に対置される、一体の心出し構造体１１４、１１６が形成される。この一体の心出し構造体１１４、１１６は数値制御加工技術を用いて燃料入口取付け要素１１２の取付けフランジおよび／または主本体部１１５の一部として機械加工で形成される。一体に形成される心出し構造体１１４、１１６は燃料入口取付け要素１１２の主本体部１１５から半径方向外側に突出する。この燃料入口取付け要素１１２の主本体部１１５は上側円筒部１１５ａと下側内向きテーパ部１１５ｂとを備える。
【００１６】
図２Ａに最もよく示されるように、心出し構造体１１４は凸状外面１１４ａを備える矩形である。心出し構造体１１４は燃料入口取付け要素１１２の上側円筒状本体部１１５ａの軸方向高さよりも小さい軸方向高さを有する。図２Ｂに示されるように、心出し構造体１１６は頭部を切り取った凸状外面１１６ａを備える多角形である。心出し構造体１１６は燃料入口取付け要素１１２の上側円筒状本体部１１５ａの軸方向高さに概略等しい軸方向高さを備えるように、心出し構造体１１４よりも長く作られる。当業者は心出し構造体が使用される特定の燃料噴射器の設計および／または配置に応じて一体に形成される心出し構造体１１４、１１６のどちらか１つまたはその両者について軸方向高さおよび／または全体的形状を含む、寸法が変えられることを容易に理解できる。
【００１７】
本発明に従って心出し構造体１１６は燃料噴射器１００の燃料入口取付け要素１１２をエンジン・ケースの収容孔の装着位置に導く、これ以外では案内するように役立たせるので、先導心出し構造体である。心出し構造体１１４は、たとえば図７Ａないし図７Ｄに示されるように、エンジン・ケースの収容孔の所定の位置への先導心出し構造体の移動に従うので、後続心出し構造体である。
【００１８】
図３を参照すると、エンジン・ケース１２２の収容孔１２０に正確に設置された状態が示される。この位置では、心出し構造体１１４、１１６は収容孔１２０の壁面に形成され、正反対に対置された収容ノッチ１２４、１２６と係合する。たとえば、図４に示されるように、心出し構造体１１６は収容ノッチ１２６内部に設置される。この位置では、２個の心出し構造体１１４、１１６はエンジン・ケース１２２の正しい場所に燃料噴射器１００を維持する。さらに、心出し構造体１１４、１１６は収容孔１２０に燃料噴射器を設置しながら、燃料噴射器１００が移動または回転するのを防ぐように有利に機能する。これは、図３に示されるように、エンジン・ケース１２２内において角度を付けた供給アーム１２５を正確に方向づけるのを確実にすることができる。
【００１９】
エンジン・ケース１２２に燃料噴射器１００を装着する間、先導心出し構造体１１６は収容ノッチ１２６に機械的に案内される。心出し構造体１１６の切頭面または内向きテーパ状の下側小面１１６ｂはこの案内時に収容ノッチ１２６の前縁に当たるカム面として役割を果たす。先導心出し構造体１１６の切頭カム小面１１６ｂと収容ノッチ１２６の前縁との機械的相互作用は燃料噴射器１００の燃料入口取付け要素１１２が図３に示される装着位置まで回転移動またはピボット動作するのに役立つ。さらに、燃料噴射器１００の供給アーム１２５を燃料入口取付け要素１１２の中心軸に関して鋭角に方向づけるので、燃料噴射器１００をエンジン・ケース１２２に一定の角度を保って挿入し、次いで収容孔１２０の設置位置に置くまで燃料入口取付け要素１１２を回転させる必要がある。
【００２０】
添付図面には示されないが、収容孔１２０に燃料噴射器１００の燃料入口取付け要素１１２を取付ける際に取付けフランジ１１８の上側端面１１８ａに軸方向に保持力を加えて固定するので、収容孔１２０の内面にはねじが刻まれ、ねじを刻設したロック・ナット（図示せず）が用いられる。また、隙間をなくして一体性を確実に保つためロック・ナットと燃料入り口取付け要素との間にシール・リングまたはガスケットが介装される。
【００２１】
図５および図６を参照すると、参照符号２００で表示される本発明の好ましい実施例に従って構成された別の燃料噴射器が示される。この燃料噴射器２００は上側および下側端面１１８ａ、１１８ｂを備える環状取付けフランジ２１８と、この取付けフランジ２１８の下側端面２１８ｂ下方に配置される、正反対に対置され、一体に形成された心出し構造体２１４、２１６とを有する１部材からなる燃料入口取付け要素２１２を備える点において燃料噴射器１００と実質的に同一である。
【００２２】
しかしながら、燃料噴射器２００は、図６に示されるように、先導心出し構造体２１６が燃料噴射器１００の先導心出し構造体１１６よりも相対的に長い点において燃料噴射器１００と異なる。すなわち、先導心出し構造体２１６の軸方向高さは燃料入口取付け要素２１２の主本体部２１５の軸方向高さに実質的に等しい。これと比べて、心出し構造体１１４と類似する方法で構成される後続心出し構造体２１４は主本体部２１５の上側円筒部２１５ａの軸方向高さに概略等しい。当業者は心出し構造体が使用される特定の燃料噴射器の設計および／または配置に応じて一体に形成される心出し構造体１１４、１１６のどちらか１つまたはその両者について軸方向高さおよび／または全体的形状を含む、寸法が変えられることを容易に理解できる。
【００２３】
この先導心出し構造体２１６の配置は心出し構造体１１６と比べて燃料噴射器を装着する間、より効果的である。これは、図７Ａないし図７Ｄに示されるように、心出し構造体２１６がより長い距離にわたって燃料噴射器２００をエンジン・ケース１２２の収容孔１２０に協働して案内するためである。これはさらに燃料入口取付け要素２１２を収容孔１２０に正確に配置することを確実にする。
【００２４】
装着中、燃料噴射器２００の角度を付けた供給アーム２２５とエンジン・ケース１２２の内壁との間の配置関係は、たとえば図７Ａに示されるように、初めに収容孔１２２の中心軸に関して角度を保って燃料入口取付け要素２１２を挿入する必要がある。収容孔１２０の下限面１２０ａは燃料噴射器２００の供給アーム２２５をエンジン・ケース１２０にある角度の付けて受け入れる方法で機械加工される。
【００２５】
本発明に従って、図６に最もよく示される、先導心出し構造体２１６の切頭凸状外面２１６ａの内向きテーパ状小面２１６ｂは、燃料噴射器２００の装着中、収容ノッチ２２６の案内縁に当たる相対的に長いカム面として役割を果たす。この機械的相互作用は、図７Ｂおよび図７Ｃに示されるように、燃料噴射器２００の燃料入口取付け要素２１２が反時計方向に回転移動し、またはピボット動作するのを容易にする。この案内される回転移動またはピボット動作は後続心出し構造体２１４が収容孔１２０の収容ノッチ２２４と係合するまで続く。
【００２６】
燃料入口取付け要素２１２の反時計方向の回転は、図７Ｄに示されるように、取付けフランジ２１８の下側端面２１８ａを収容孔１２０の設置位置に運ぶ。このとき、燃料入口取付け要素２１２の中心軸が収容孔１２０の中心軸と同心に心出しされ、心出し構造体２１４、２１６が燃料噴射器の回転を防ぎ、供給アーム２２５がエンジン・ケースに正確に方向づけされる。その後、収容孔１２０に燃料入口取付け要素２１２を固定するためナットと付属するシール（いずれも図示せず）とがエンジン・ケースに装着される。
【００２７】
本開示の範囲に含まれる、心出し、位置決めのために追加される特徴および手段が本発明の燃料入口取付け要素に形成され、それ以外では備えられることは予め見通される。このような構造上の特徴は燃料入口取付け要素の取付けフランジに直接またはその近くに配置され、上述した心出し、位置決め構造体と共に補足しまたは付加して使用してもよい。
【００２８】
本発明の燃料噴射器心出し、位置決め装置が好ましい実施例について説明されたが、当業者は添付の請求の範囲によって定義される、本発明の精神と範囲とから離れることなく、変更および変形がなし得ることを容易に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は燃料噴射器をエンジン・ケースの取付け孔に案内するため炉内ろう付けで燃料噴射器取付けフランジに固定された２個の円錐心出しピンを使用する、従来技術による燃料噴射器の入口端部の断面による斜視図である。
【図２】図２は燃料噴射器をエンジン・ケースの収容孔に案内し、一度の装着で正確に設置位置に維持する、一体の心出し構造体を使用する本発明の好ましい実施例に従って構成された燃料噴射器の入口端部の断面による斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは図２の燃料噴射器の燃料入口取付け要素の取付けフランジ下方に一体に形成される第１の（後続）心出し構造体の局部的拡大斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａは図２の燃料噴射器の燃料入口取付け要素の取付けフランジ下方に一体に形成される第２の（先導）心出し構造体の局部的拡大斜視図である。
【図３】図３は一体に形成される心出し構造体をエンジン・ケースの収容孔に形成された収容ノッチに設置するように、図２の燃料噴射器が装着されたエンジン・ケースの収容孔の横断面図である。
【図４】図４は燃料噴射器の燃料入口取付け要素の取付けフランジ下方に形成される先導心出し構造体についてエンジン・ケースの収容孔に形成された収容ノッチとの係合状態を示す、下側から見た局部的拡大斜視図である。
【図５】図５はガスタービン・エンジンのエンジン・ケースの収容孔に装着される本発明の別の好ましい実施例に従って構成された燃料噴射器の横断面による側面図である。
【図６】図６はエンジン・ケースの収容孔への燃料噴射器の案内による装着を容易にする、一体に形成される心出し構造体の代替的形態を使用する、図５の燃料噴射器の入口端部の斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは先導心出し部が燃料噴射器の入口端部をエンジン・ケースの収容孔の設置位置に機械的に案内するカム面を備える、エンジン・ケースの収容孔への図５の燃料噴射器の案内による装着を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは先導心出し部が燃料噴射器の入口端部をエンジン・ケースの収容孔の設置位置に機械的に案内するカム面を備える、エンジン・ケースの収容孔への図５の燃料噴射器の案内による装着を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは先導心出し部が燃料噴射器の入口端部をエンジン・ケースの収容孔の設置位置に機械的に案内するカム面を備える、エンジン・ケースの収容孔への図５の燃料噴射器の案内による装着を示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは先導心出し部が燃料噴射器の入口端部をエンジン・ケースの収容孔の設置位置に機械的に案内するカム面を備える、エンジン・ケースの収容孔への図５の燃料噴射器の案内による装着を示す。
【符号の説明】
【００３０】
１００、２００…  燃料噴射器
１１２、２１２…  燃料入口取付け要素
１１４、１１６、２１４、２１６…  心出し構造体
１１５、２１５…  主本体部
１１８、２１８…  取付けフランジ
１２０…  収容孔
１２２…  エンジン・ケース
１２６…  収容ノッチ
【図１】
2005300140.tif 000003
【図２】
2005300140.tif 000004
【図２Ａ】
2005300140.tif 000005
【図２Ｂ】
2005300140.tif 000006
【図３】
2005300140.tif 000007
【図４】
2005300140.tif 000008
【図５】
2005300140.tif 000009
【図６】
2005300140.tif 000010
【図７Ａ】
2005300140.tif 000011
【図７Ｂ】
2005300140.tif 000012
【図７Ｃ】
2005300140.tif 000013
【図７Ｄ】
2005300140.tif 000014
【外国語明細書】
ALIGNMENT AND POSITIONING SYSTEM FOR INSTALLING
A FUEL INJECTOR IN A GAS TURBINE ENGINE
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
The subject application claims the benefit of priority from U.S. Provisional Patent Application Serial No. 60/561,116, which was filed on April 9, 2004, the disclosure of which is herein incorporated by reference in its entirety. 
BACKGROUND OF THE INVENTION
1.    Field of the Invention
The subject invention is directed to fuel injectors for gas turbine engines, and more particularly, to an alignment and positioning system for installing a fuel injector in a reception bore formed in the engine case of a gas turbine engine.
2.    Background of the Related Art
The inlet end fittings of prior art fuel injectors used in gas turbine engines have employed alignment pins to guide the installation of the fuel injector into a reception bore formed in the engine case, and to subsequently maintain the fuel injector in a desired position within the engine case once it has been installed.  Typically, such alignment pins have been permanently secured within the mounting flange of the fuel injector.  For example, two stainless steel conical alignment pins are currently brazed into corresponding apertures formed in the mounting flange of the fuel injectors used in the GE T700 turbo shaft engine, which went into service in the 1970's.  These brazed alignment pins have been employed for decades by injector manufacturers to facilitate the guided installation and proper positioning of fuel injectors in an engine case of a gas turbine engine.
Those skilled in the art will readily appreciate however, that the current alignment pin design is costly and inconvenient, in that it requires the procurement, inspection, installation and brazing of multiple components. 
It would be beneficial therefore, to provide a less expensive and more convenient system for ensuring the proper alignment and positioning of a fuel injector in the engine case of a gas turbine engine.
SUMMARY OF THE INVENTION
The subject invention is directed to a nozzle alignment and positioning system for installing and subsequently securing a fuel injector in a reception bore formed in the engine case of a gas turbine engine.  More particularly, the subject invention is directed to a fuel injector for a gas turbine engine that includes a fuel inlet fitting having an annular mounting flange defining opposed upper and lower end surfaces and a generally cylindrical body portion which depends axially from the lower end surface of the mounting flange.  In accordance with a preferred embodiment of the subject invention, integrally formed alignment means are located beneath the lower end surface of the mounting flange for guiding the fuel injector into an installed position within a reception bore of the engine case.  The integrally formed alignment means eliminates the need for furnace brazing separate alignment pins into corresponding apertures formed in the mounting flange of the fuel injector, as known and practiced in the prior art for many years.
More particularly, the fuel inlet fitting of the subject invention is provided with a pair of integrally formed alignment structures that depend from the lower end surface of the mounting flange and extend radially outwardly from the generally cylindrical body portion of the fuel inlet fitting.  In accordance with the subject invention, the alignment structures are adapted and configured to guide the fuel injector into an installed position within the reception bore of the engine case.  These alignment structures are positioned to align with corresponding reception notches defined within each reception bore of the engine case.  Once engaged, the integrally formed alignment structures serve to maintain the fuel injector in its correctly seated position within the reception bore of the engine case. 
The integrally formed alignment structures are diametrically opposed to one another relative to the central axis of the generally cylindrical body portion of the fuel inlet fitting, and they are dissimilar in axial height relative to the generally cylindrical body portion, which includes an upper cylindrical section and a lower inwardly tapered section.  The integrally formed alignment structures include a leading alignment structure and a trailing alignment structure.  The leading alignment structure has an axial height that is typically but not necessarily greater than the axial height of the trailing alignment structure, relative to the axial height of the generally cylindrical body portion of the fuel inlet fitting.
In one embodiment of the subject invention, the leading alignment structure has an axial height that is substantially equal to the axial height of the entire cylindrical body portion, and the trailing alignment structure has an axial height that is substantially equal to the axial height of the upper cylindrical section of the cylindrical body portion.  In another embodiment of the subject invention, the leading alignment structure has an axial height that is substantially equal to the axial height of the upper cylindrical section of the cylindrical body portion, and the trailing alignment structure has an axial height that is less than the axial height of the upper cylindrical section of the cylindrical body portion.
Preferably, the shorter trailing alignment structure has a generally rectangular configuration that includes a convex outer surface.  The longer leading alignment structure has a polygonal configuration that includes a truncated convex outer surface.  In accordance with the subject invention, the truncation of the convex outer surface defines an inwardly tapered camming facet for interacting with the reception bore of the engine case during installation of the fuel injector, to effectively guide the fuel injector into a properly seated position.
These and other aspects of the fuel injector alignment and positioning system and the fuel injector of the subject invention will become more readily apparent to those having ordinary skill in the art from the following detailed description of the invention taken in conjunction with the drawings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
So that those having ordinary skill in the art to which the present invention pertains will more readily understand how to make and use the fuel injector alignment and positioning system of the present invention, embodiments thereof will be described in detail hereinbelow with reference to the drawings, wherein:
Fig. 1 is a perspective view, in cross-section, of the inlet end portion of a prior art fuel injector, which employs two conical alignment pins secured within the mounting flange of the injector by furnace brazing to guide the installation of the fuel injector into a reception bore of the engine case;
Fig. 2 is a perspective view, in cross-section, of the inlet end portion of a fuel injector constructed in accordance with a preferred embodiment of the subject invention, which employs integral alignment structures which guide the installation of the fuel injector into a reception bore of the engine case and maintain the injector in a properly seated position once installed;
Fig. 2a is an enlarged localized perspective view of a first (trailing) alignment structure integrally formed beneath the mounting flange of the fuel inlet fitting of the fuel injector of Fig. 2;
Fig. 2b is an enlarged localized perspective view of a second (leading) alignment structure integrally formed beneath the mounting flange of the fuel inlet fitting of the fuel injector of Fig. 2;
Fig. 3 is a cross sectional view of the reception bore of an engine case with the fuel injector of Fig. 2 installed therein such that the integrally formed alignment structures are seated within corresponding reception notches formed in the reception bore of the engine case;
Fig. 4 is an enlarged localized perspective view, as seen from below, illustrating the engagement of the leading alignment structure formed beneath the mounting flange of the fuel inlet fitting of the fuel injector within a corresponding reception notch formed in the reception bore of the engine case;
Fig. 5 is a side elevational view, in cross-section, of a fuel injector constructed in accordance with another preferred embodiment of the subject invention, installed within a reception bore of the engine case of a gas turbine engine;
Fig. 6 is a perspective view of the inlet end portion of the fuel injector of Fig. 5, which employs an alternate configuration of the integrally formed alignment structures which facilitate the guided installation of the fuel injector into a reception bore of the engine case; and
Figs. 7a through 7d illustrate the guided installation of the fuel injector of Fig. 5 into the reception bore of the engine case, wherein the leading alignment structure provides a camming surface for mechanically guiding the inlet end portion of the fuel injector into a seated position within the reception bore of the engine case.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Referring now to the drawings wherein like reference numerals identify similar features or structures of the subject invention, there is illustrated in Fig. 1 the fuel inlet portion of a prior art fuel injector designated generally by reference numeral 10.  Prior art fuel injector 10 has a fuel inlet fitting 12 that employs a pair of stainless steel conical alignment pins 14 and 16 secured within the mounting flange 18 by furnace brazing or a similar joining technique.  The alignment pins 14 and 16 guide the installation of the fuel injector 10 into a reception bore formed in the engine case of a gas turbine engine, and in addition, serve to maintain the fuel injector in its properly installed position within the engine case.
In connection with manufacturing the prior art fuel injector 10, it was necessary for the nozzle manufacturer to procure, inspect and inventory the alignments pins 14 and 16, for subsequent installation within the mounting flange 18 of the inlet fitting 12.  This added unnecessarily to the manufacturing cost of the prior art fuel injector 10.
Referring to Fig. 2, there is illustrated the fuel inlet portion of a fuel injector 100 constructed in accordance with a preferred embodiment of the subject invention.   Fuel injector 100 provides an alignment and positioning system for installing and securing fuel injectors in the engine case of a gas turbine engine, which overcomes the disadvantages of the prior art alignment system discussed above.
Fuel injector 100 includes a one-piece fuel inlet fitting 112, which has an annular mounting flange 118 defining substantially planar upper and lower end surfaces 118a and 118b.  Diametrically opposed, integral alignment structures 114 and 116 are formed beneath or otherwise depend from the lower end surface 118b of mounting flange 118.  The integral alignment structures 114 and 116 are machined as part of the mounting flange and/or main body section 115 of the fuel inlet fitting 112, using numerically controlled machining technology.  The integrally formed alignment structures 114 and 116 extend radially outwardly from the main body section 115 of fuel inlet fitting 112.  The main body section 115 of fuel inlet fitting 112 includes an upper cylindrical portion 115a and a lower inwardly tapered portion 115b. 
As best seen in Fig. 2a, alignment structure 114 has a generally rectangular shape with a convex outer surface 114a.  Alignment structure 114 has an axial height that is less than the axial height of the upper cylindrical body section 115a of fuel inlet fitting 112.  As shown in Fig. 2b, alignment structure 116 has a polygonal shape that includes a truncated convex outer surface 116a.  Alignment structure 116 is longer than alignment structure 114 as it has an axial height that is about equal to the axial height of the upper cylindrical body section 115a of fuel inlet fitting 112.  Those skilled in the art will readily appreciate that the dimensions, including the axial height, and/or the general shape of either or both of the integrally formed alignment structures 114 and 116 can vary depending upon the design and/or configuration of the particular fuel injector with which they are employed. 
In accordance with the subject invention, alignment structure 116 is the leading alignment structure because it serves to lead or otherwise guide the fuel inlet fitting 112 of fuel injector 100 into an installed position within the reception bore of the engine case.  Alignment structure 114 is the trailing alignment structure because it follows the leading alignment structure 116 into position within the reception bore of the engine case, as shown for example, in Figs. 7a through 7d.
Referring to Fig. 3, fuel injector 100 is illustrated in a properly seated position within the reception bore 120 of engine case 122.  In this position, alignment structures 114 and 116 are engaged within corresponding diametrically opposed reception notches 124 and 126 formed in the wall of reception bore 120.  For example, as shown in Fig. 4, alignment structure 116 is seated within corresponding reception notch 126.  In this position, the two alignment structures 114 and 116 maintain the fuel injector 100 in its proper location within the engine case 122.  Moreover, the alignment structures 114 and 116 function advantageously to prevent the fuel injector 100 from shifting or rotating while seated within the reception bore 120.  This ensues that that the angled feed arm 125 is properly oriented within the engine case 122, as shown in Fig. 3. 
During the installation of fuel injector 100 in engine case 122, the leading alignment structure 116 is mechanically guided into corresponding reception notch 126.  At such a time, the truncated surface or inwardly tapered lower facet 116b of alignment structure 116 acts as a camming surface against the forward edge of reception notch 126.  This mechanical interaction between the truncated camming facet 116b of the leading alignment structure 116 and the forward edge of reception notch 126 serves to facilitate the rotational or pivotal movement of the fuel inlet fitting 112 of fuel injector 100 into the installed position shown in Fig. 3.  Moreover, because the feed arm 125 of fuel injector 100 is oriented at an acute angle relative to the central axis of the fuel inlet fitting 112, it is necessary to introduce the fuel injector 100 into the engine case 122 at an angle and then subsequently rotate the inlet fitting 112 into a seated position in the reception bore 120.
While not shown in the accompanying drawings, the interior surface of reception bore 120 is threaded, and an externally threaded locking nut (also not shown) is used to secure the fuel inlet fitting 112 of injector 100 within bore 120 by applying an axially directed retaining force against the upper end surface 118a of mounting flange 118.  In addition, a sealing ring or gasket may be interposed between the locking nut and the fuel inlet fitting to ensure the integrity of the fit.
Referring now to Figs. 5 and 6, there is illustrated another fuel injector constructed in accordance with a preferred embodiment of the subject invention and designated generally by reference numeral 200.  Fuel injector 200 is substantially identical to fuel injector 100 in that it includes a one-piece fuel inlet fitting 212, which has an annular mounting flange 218 with upper and lower end surfaces 118a, 118b and diametrically opposed, integrally formed alignment structures 214, 216 located beneath the lower end surface 218b of the mounting flange 218. 
However, fuel injector 200 differs from fuel injector 100 in that the leading alignment structure 216 is relatively longer than the leading alignment structure 116 of fuel injector 100, as shown in Fig. 6.  That is, the axial height of the leading alignment structure 216 is substantially equal to the axial height of the main body section 215 of fuel inlet fitting 212.   In comparison, the axial height of the trailing alignment structure 214, which is configured in a manner similar to alignment structure 114, is about equal to the axial height of the upper cylindrical section 215a of main body section 215.  Those skilled in the art will readily appreciate that the dimensions, including the axial height, and/or the general shape of either or both of the integrally formed alignment structures 214 and 216 can vary depending upon the design and/or configuration of the fuel injector with which they are employed. 
The configuration of the leading alignment structure 216 is generally more effective during installation, as compared to alignment structure 116.  This is because alignment structure 216 cooperatively guides the fuel injector 200 into the reception bore 120 of the engine case 122 for a greater distance, as shown in Figs. 7a through 7d.  This further ensures that the fuel inlet fitting 212 is properly seated in the reception bore 120. 
During installation, the geometric relationship between the angled feed arm 225 of fuel injector 200 and the interior walls of engine case 120 are such that it is necessary to initially introduce the inlet fitting 212 into the reception bore 122 of engine case 120 at an angle relative to the axis of the reception bore 122, as shown for example in Fig. 7a.  The lower extremity 120a of reception bore 122 is machined in a manner that further accommodates the angled introduction of the feed arm 225 of fuel injector 200 into the engine case 120.
In accordance with the subject invention, the inwardly tapered facet 216b of the truncated convex outer surface 216a of leading alignment structure 216, which is best seen in Fig. 6, acts as a relatively long camming surface against the leading edge of reception notch 226, during the installation of fuel injector 200.  This mechanical interaction facilitates rotational or pivotal movement of the fuel inlet fitting 212 of fuel injector 200 in a counter-clockwise direction, as shown in Figs. 7b and 7c.  This guided rotational or pivotal movement continues until the trailing alignment structure 214 engages the corresponding reception notch 224 in reception bore 122. 
Continued counter-clockwise rotation of the inlet fitting 212 brings the lower end surface 218a of mounting flange 218 into a seated position within reception bore 120, as shown in Fig. 7d.  At such a time, the central axis of inlet fitting 212 is axially aligned with the central axis of reception bore 120, and the alignment structures 214 and 216 prevent axial rotation of the fuel injector to ensure the feed arm 225 is properly oriented in the engine case.  Thereafter, a threaded nut and accompanying seal (not shown) are installed in the engine case to secure the inlet fitting 212 within the reception bore 120.
It is envisioned and well within the scope of the subject disclosure that additional alignment and positioning features or means can be formed with or otherwise provided on the fuel inlet fitting of the subject invention.  Such structural features may be located on or near the mounting flange of the fuel inlet fitting, and may be employed in conjunction with, supplemental to or in addition to the alignment and positioning structures described hereinabove. 
Although the fuel injector alignment and positioning system of the subject invention has been described with respect to preferred embodiments, those skilled in the art will readily appreciate that changes and modifications may be made thereto without departing from the spirit and scope of the subject invention as defined by the appended claims.
WHAT IS CLAIMED IS:
1.    A fuel injector for a gas turbine engine, the gas turbine engine having an engine case that includes a reception bore for accommodating the fuel injector, the fuel injector comprising:
a fuel inlet fitting having an annular mounting flange defining opposed upper and lower end surfaces and a generally cylindrical body portion which depends axially from the lower end surface of the mounting flange, the fuel inlet fitting having a pair of alignment structures depending from the lower end surface of the mounting flange and extending radially outwardly from the body portion of the fuel inlet fitting, wherein the alignment structures are adapted and configured to guide the fuel injector into an installed position within the reception bore of the engine case.
2.    A fuel injector as recited in Claim 1, wherein the alignment structures are formed integral with the fuel inlet fitting.
3.    A fuel injector as recited in Claim 1, wherein the alignment structures are diametrically opposed to one another relative to the axis of the generally cylindrical body portion.
4.    A fuel injector as recited in Claim 1, wherein the alignment structures are dissimilar in axial height relative to the generally cylindrical body portion.
5.    A fuel injector as recited in Claim 4, wherein the generally cylindrical body portion includes an upper cylindrical section and a lower inwardly tapered section.
6.    A fuel injector as recited in Claim 5, wherein the alignment structures include a leading alignment structure and a trailing alignment structure, and wherein the leading alignment structure has an axial height greater than the axial height of the trailing alignment structure relative to the axial height of the generally cylindrical body portion.
7.    A fuel injector as recited in Claim 6, wherein the leading alignment structure has an axial height substantially equal to the axial height of the generally cylindrical body portion, and the trailing alignment structure has an axial height substantially equal to the axial height of the upper cylindrical section of the generally cylindrical body portion.
8.    A fuel injector as recited in Claim 6, wherein the leading alignment structure has an axial height substantially equal to the axial height of the upper cylindrical section of the generally cylindrical body portion, and the trailing alignment structure has an axial height that is less than the axial height of the upper cylindrical section of the generally cylindrical body portion.
9.    A fuel injector as recited in Claim 6, wherein the trailing alignment structure has a generally rectangular configuration that includes a convex outer surface. 
10.   A fuel injector as recited in Claim 6, wherein the leading alignment structure has a polygonal configuration that includes a truncated convex outer surface, and wherein the truncation defines a camming facet for interacting with the reception bore of the engine case.
11.   A fuel injector as recited in Claim 1, wherein the alignment structures are positioned and configured to align with corresponding reception notches defined within the reception bore of the engine case.
12.   A fuel injector for a gas turbine engine, the gas turbine engine having an engine case that includes a reception bore for accommodating the fuel injector, the fuel injector comprising:
a fuel inlet fitting having an annular mounting flange defining opposed upper and lower end surfaces and a generally cylindrical body portion which depends axially from the lower end surface of the mounting flange, the inlet fitting having a pair of integrally formed, diametrically opposed alignment structures located beneath the lower end surface of the mounting flange and extending radially outwardly from the body portion of the fuel inlet fitting, wherein the integrally formed alignment structures are adapted and configured to guide the fuel injector into an installed position within the reception bore of the engine case, such that alignment structures are accommodated with corresponding diametrically opposed reception notches defined within the reception bore.
13.   A fuel injector as recited in Claim 12, wherein the alignment structures are dissimilar in axial height relative to the generally cylindrical body portion.
14.   A fuel injector as recited in Claim 13, wherein the generally cylindrical body portion includes an upper cylindrical section and a lower inwardly tapered section.
15.   A fuel injector as recited in Claim 14, wherein the alignment structures include a leading alignment structure and a trailing alignment structure, and wherein the leading alignment structure has an axial height greater than the axial height of the trailing alignment structure relative to the axial height of the generally cylindrical body portion.
16.   A fuel injector as recited in Claim 15, wherein the leading alignment structure has an axial height substantially equal to the axial height of the generally cylindrical body portion, and the trailing alignment structure has an axial height substantially equal to the axial height of the upper cylindrical section of the generally cylindrical body portion.
17.   A fuel injector as recited in Claim 15, wherein the leading alignment structure has an axial height substantially equal to the axial height of the upper cylindrical section of the generally cylindrical body portion, and the trailing alignment structure has an axial height that is less than the axial height of the upper cylindrical section of the generally cylindrical body portion.
18.   A fuel injector as recited in Claim 15, wherein the trailing alignment structure has a generally rectangular configuration that includes a convex outer surface.
19.   A fuel injector as recited in Claim 15, wherein the leading alignment structure has a polygonal configuration that includes a truncated convex outer surface, and wherein the truncation defines a camming facet for interacting with the reception bore of the engine case.
20.   A fuel injector for a gas turbine engine, the gas turbine engine having an engine case that includes a reception bore for accommodating the fuel injector, the fuel injector comprising:
a fuel inlet fitting having an annular mounting flange defining opposed upper and lower end surfaces and a cylindrical body portion which depends axially from the lower end surface of the mounting flange, the inlet fitting having integrally formed alignment means located beneath the lower end surface of the mounting flange for guiding the fuel injector into an installed position within the reception bore of the engine case.
21.   A fuel injector comprising:
a fuel inlet fitting having an annular mounting flange defining opposed upper and lower end surfaces and a generally cylindrical body portion which depends axially from the lower end surface of the annular mounting flange, the fuel inlet fitting having a pair of alignment structures formed integral with the fuel inlet fitting, depending from the lower end surface of the annular mounting flange and extending radially outwardly from the body portion of the fuel inlet fitting, wherein the alignment structures are diametrically opposed to one another relative to the axis of the generally cylindrical body portion and are dissimilar in axial height relative to the generally cylindrical body portion.
ABSTRACT OF THE DISCLOSURE
A fuel injector for a gas turbine engine is disclosed wherein the engine has an engine case that includes a reception bore for accommodating the fuel injector, and wherein the fuel injector includes a fuel inlet fitting having an annular mounting flange defining opposed upper and lower end surfaces and a cylindrical body portion which depends axially from the lower end surface of the mounting flange, the inlet fitting having integrally formed alignment structure located beneath the lower end surface of the mounting flange for guiding the fuel injector into an installed position within the reception bore of the engine case.
【図１】
2005300140.tif 000015
【図２】
2005300140.tif 000016
【図２Ａ】
2005300140.tif 000017
【図２Ｂ】
2005300140.tif 000018
【図３】
2005300140.tif 000019
【図４】
2005300140.tif 000020
【図５】
2005300140.tif 000021
【図６】
2005300140.tif 000022
【図７Ａ】
2005300140.tif 000023
【図７Ｂ】
2005300140.tif 000024
【図７Ｃ】
2005300140.tif 000025
【図７Ｄ】
2005300140.tif 000026